你以为我发现火星生命了，其实我还不确定

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翻译：葛文迪

校对：牧夫校对组

编排：陶邦惠

后台：库特莉亚芙卡 李子琦 胡永葳 董腾晨

原文链接：

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-s-curiosity-rover-measures-intriguing-carbon-signature-on-mars

美国航天局好奇号探测器从火星表面收集了一些岩石粉末样本，经过分析后，科学家们称部分样本中富含与地球上生命活动相关的一种碳元素。

尽管这个发现令人激动，但这并未明确表明火星上曾经有过生命。由远古细菌产生的沉积岩层、由生命活动产生的各种复杂有机分子，我们需要这样的决定性证据才能确定远古或现在有生物存于火星之上。

图为NASA好奇号探测器在火星盖尔陨石坑的维拉鲁宾山脊上采集样本时搞出来的海菲尔德钻孔。从这个钻孔中采集到的样本含有大量的¹²C。这张图片由火星手持透镜成像仪（MAHLI，好奇号火星探测器上的摄像机之一）拍摄得到。

图片来源：NASA/Caltech-JPL/MSSS

好奇号上搭载了火星样本分析（Sample Analysis at Mars ，SAM）化学实验平台，曾经作为其首席研究员的保罗·麦哈菲（Paul Mahaffy）表示：“虽然我们的发现振奋人心，但我们还需要更多的证据来证实生命的存在，因此，我们还在研究这样的碳元素特征是否可以由其它的非生命机制产生。”

美国国家科学院学报于本周二刊登了他们的发现，好奇号的科学家们在文章中为他们探测到的碳元素特征提出了几种解释。他们的假说部分基于地球上的碳元素特征，考虑到地球与火星又有诸多不同之处，所以科学家们提醒道，这些假说都尚待考证。

戈达德航天中心的天体生物学家詹妮弗·艾根博德（Jennifer L. Eigenbrode）曾主持过火星表面有机分子的探寻工作，詹妮弗也参与到这次碳元素的研究当中，并称：“对我们来说最困难的地方在于，放下对地球的依赖和对火星的偏见，真真正正踏踏实实地分析火星物化过程和环境过程的机理。我们需要把思路打开，跳出固有思维的框架。而这也正是我们这次研究所做的。”

好奇号于2018年8 月 9 日拍摄的维拉鲁宾山脊照片

图片来源：NASA/Caltech-JPL/MSSS

好奇号科学家们是参考地球生命得到的生物学解释。位于火星表面的远古细菌向火星大气中释放甲烷，这些甲烷具有独特的碳元素特征，而大气中的紫外线可以将甲烷转化为更复杂的分子，这些分子再随雨水到达火星表面，就这样，远古细菌产生的独特的碳元素特征被保留在了火星岩石当中。

另外两个假说给出了非生物学解释。火星大气中的二氧化碳气体在紫外线作用下产生新的含碳分子，其中一些分子沉积在火星表面，这是其一。另一种解释是，太阳系在几亿年前穿过了一个巨大的分子云，而这个分子云富含我们所探测到的碳元素种类，其中有一些碳元素留在了火星表面。

主持碳元素研究的好奇号科学家克里斯托弗·豪斯（Christopher House）表示：“这三种解释都符合探测数据，我们还需要更多的数据来验证它们的真伪。”

火星样本分析仪SAM及其内部仪器

图片来源：NASA

豪斯团队利用SAM平台中的可调谐激光光谱仪（TLS）来分析火星表面的碳元素。好奇号从盖尔陨石坑的不同地点采集了24份样本，SAM将这些样本加热到大约850摄氏度，使得样本中的气体被释放出来，TLS随后检测加热过程中释放的碳元素属于哪种碳同位素。

同位素指具有相同数量的质子（因而属于同一种元素）但中子的数量却不同（因而原子质量会有差异）的原子，同位素对于研究行星的生物化学演化至关重要。碳元素因为是地球上所有生命的基础而格外重要，它在大气、水和土壤中循环流动（即碳循环），我们也是得益于同位素测量才能够细致了解这个循环。

例如，碳元素以较轻的¹²C（即碳原子中的质子和中子总共12个）的形式参与地球生物的新陈代谢过程，而以较重的¹³C（即碳原子中的质子和中子总共13个）的形式参与光合作用。因此，在年代久远的岩石当中¹²C比¹³C多很多，就是一个与生命活动相关的化学反应的特征。通过分析这两种碳同位素的比例（即同位素比率），地球科学家们可以判断生命活动的形式及其周围环境状况。

图为火星盖尔陨石坑的斯廷森砂岩构造的景象。在这片区域，好奇号搞出来了爱丁堡钻孔，其中的样本含有大量的¹²C。这张图片是由桅杆相机拍摄的几张照片拼合而成。

图片来源：NASA/Caltech-JPL/MSSS

好奇号的研究人员们发现，在他们接近一半的样本中，¹²C的含量比火星大气和陨石中的含量都要高。这些样本来自于盖尔陨石坑中5个不同的地点，因为所有地点都是年代久远并保存完好的地层表面，所以研究人员猜测其中可能存在关联。

豪斯解释道：“如果我们在火星上探测到的碳元素特征出现在地球上，那么可以表明这是一个生物学过程。但是由于火星与地球非常不同，我们必须搞清楚这样的结论是否可以用于火星，或是还有其它的解释。”

在45亿年前，火星形成的时候，它的碳同位素比例就和地球不一样。与地球相比，火星更小，温度更低，引力更小，大气中的气体成分也不同，此外，火星上的碳循环不依靠生命活动也可以完成。

好奇号的科学家安德鲁·斯蒂尔（Andrew Steele）解释道：“生命在地球上无处不在，因而生命活动在地球的碳循环中牵扯甚广，同时由于生命活动的复杂多样，地球碳循环中的一部分机理我们至今尚未弄清。”

地球碳循环简图（1Pg=10亿吨）

图片来源：网络

斯蒂尔强调，我们对火星碳循环知之甚少，更不用说了解同位素比率所代表的含义以及非生物活动造成这种比率的机理了。好奇号火星探测器与2012年抵达火星，是最早研究火星表面碳同位素的探测器。其它的火星探测任务已经收集到了火星大气中的同位素信息，科学家们也在地球上测量了火星陨石中的同位素比率。

要想弄清楚生命在火星的碳循环中发挥什么样的作用，明确碳循环的过程是重中之重。这一点，我们在地球上做得很成功，但是就火星的碳循环而言，我们才刚刚起步。

好奇号还会在其它年代久远并保存完好的地层表面采集样本，分析其碳同位素是否具有相同的特征。2019年，好奇号意外遇到了火星表面释放的甲烷羽状物。为了进一步检验生物学解释中涉及到的生成甲烷的微生物活动，好奇号团队打算分析这个甲烷羽状物中的碳成分。另外，NASA的毅力号探测器正在火星表面采集样本并可能带着样本返回地球，这项研究对毅力号研究团队的工作有指导意义，毅力号可以采集最佳的样本来确定其碳元素特征，并最终确定其是否源于生命活动。

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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仙王座的NGC7822图片来源及版权：Mark Carter